थर्मोकंडक्टिव नैनोफ्लुइड्स पर आधारित शीतलक
अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित नैनोफ्लुइड कुशल शीतलक और हीट एक्सचेंजर तरल पदार्थ हैं। थर्मोकंडक्टिव नैनोमैटेरियल्स गर्मी हस्तांतरण और गर्मी लंपटता क्षमता में काफी वृद्धि करते हैं। सोनिकेशन थर्मोकंडक्टिव नैनोकणों के संश्लेषण और कार्यात्मककरण के साथ-साथ शीतलन अनुप्रयोगों के लिए स्थिर उच्च प्रदर्शन वाले नैनोफ्लुइड के उत्पादन में अच्छी तरह से स्थापित है।
थर्मो-हाइड्रोलिक प्रदर्शन पर नैनोफ्लुइडिक प्रभाव
किसी सामग्री की तापीय चालकता गर्मी का संचालन करने की क्षमता का एक उपाय है। शीतलक और गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ (जिसे थर्मल द्रव या थर्मल तेल भी कहा जाता है) के लिए, एक उच्च तापीय चालकता वांछित है। कई नैनोमैटेरियल्स महान थर्मो-प्रवाहकीय गुण प्रदान करते हैं। नैनोमटेरियल्स की बेहतर तापीय अनुकूलता का उपयोग करने के लिए, तथाकथित नैनोफ्लुइड का उपयोग शीतलन तरल पदार्थ के रूप में किया जाता है। एक नैनोफ्लुइड एक तरल पदार्थ है, जिसमें नैनोमीटर के आकार के कणों को पानी, ग्लाइकोल या तेल जैसे आधार द्रव में निलंबित कर दिया जाता है, जहां वे एक कोलाइडल समाधान बनाते हैं। नैनोकणों या बड़े कणों के बिना तरल पदार्थ की तुलना में नैनोफ्लुइड तापीय चालकता में काफी वृद्धि कर सकते हैं। बिखरे हुए नैनोकणों की सामग्री, आकार, चिपचिपाहट, सतह आवेश और द्रव स्थिरता नैनोफ्लुइड के थर्मल प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। नैनोफ्लुइड्स गर्मी हस्तांतरण अनुप्रयोगों में तेजी से महत्व प्राप्त कर रहे हैं क्योंकि वे पारंपरिक आधार तरल पदार्थों की तुलना में बेहतर गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन दिखाते हैं।
अल्ट्रासोनिक फैलाव उच्च प्रदर्शन गर्मी हस्तांतरण क्षमता के साथ नैनोफ्लुइड का उत्पादन करने के लिए एक अत्यधिक कुशल, विश्वसनीय और औद्योगिक रूप से स्थापित तकनीक है।
- एक उच्च सतह: काफी अधिक ऊर्जा और द्रव्यमान हस्तांतरण दरों के लिए मात्रा अनुपात
- बहुत अच्छा कोलाइडल स्थिरता के लिए कम द्रव्यमान
- कम जड़ता, जो क्षरण को कम करती है
ये नैनो-आकार से संबंधित विशेषताएं नैनोफ्लुइड को उनकी असाधारण तापीय चालकता देती हैं। अल्ट्रासोनिक फैलाव कार्यात्मक नैनोकणों और नैनोफ्लुइड का उत्पादन करने के लिए सबसे कुशल तकनीक है।
Ultrasonically Reviewed Hyperic Compduciveness के साथ Nanofluids का उत्पादन
कई नैनोमटेरियल्स – जैसे सीएनटी, सिलिका, ग्राफीन, एल्यूमीनियम, चांदी, बोरान नाइट्राइड, और कई अन्य – गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ की थर्मल अनुकूलता को बढ़ाने के लिए पहले से ही साबित हुए हैं। नीचे, आप अल्ट्रासोनिकेशन के तहत तैयार थर्मो-प्रवाहकीय नैनोफ्लुइड के लिए अनुकरणीय शोध परिणाम पा सकते हैं।
अल्ट्रासाउंड के साथ एल्यूमियुनियम-आधारित नैनोफ्लुइड उत्पादन
Buonomo एट अल (2015) Al2O3 नैनोफ्लुइड की बेहतर तापीय चालकता का प्रदर्शन किया, जो ultrasonication के तहत तैयार किए गए थे।
Al2O3 नैनोकणों को समान रूप से पानी में फैलाने के लिए, शोधकर्ताओं ने Hielscher जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर UP400S का उपयोग किया। अल्ट्रासोनिक रूप से deagglomerated और बिखरे हुए एल्यूमीनियम कण सभी नैनोफ्लुइड के लिए लगभग 120 एनएम के कण आकार में उत्पन्न हुए – कण एकाग्रता से स्वतंत्र रूप से। शुद्ध पानी की तुलना में नैनोफ्लुइड की तापीय चालकता उच्च तापमान पर बढ़ रही थी। 25 डिग्री सेल्सियस के कमरे के तापमान पर 0.5% Al2O3 कण एकाग्रता के साथ तापीय चालकता में वृद्धि केवल 0.57% है, लेकिन 65 डिग्री सेल्सियस पर यह मान लगभग 8% तक बढ़ जाता है। 4% की मात्रा एकाग्रता के लिए वृद्धि 7.6% से 14.4% तक जाती है, तापमान 25 डिग्री सेल्सियस से 65 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है।
[सीएफ. बुओनोमो एट अल., 2015]
UP400S (ए) 0.1% एचबीएन, (बी) 0.5% एचबीएन, (सी) 2% एचबीएन के साथ अल्ट्रासोनिकेशन के बाद विभिन्न बोरान नाइट्राइड एकाग्रता के साथ पानी आधारित बोरान नाइट्राइड नैनोफ्लुइड्स का कण आकार वितरण
बोरॉन नाइट्राइड आधारित नैनोफ्लुइड उत्पादन Sonication का उपयोग कर
इल्हान एट अल (2016) ने हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड (एचबीएन) आधारित नैनोफ्लुइड की तापीय चालकता की जांच की। इस प्रयोजन के लिए अच्छी तरह से छितरी हुई, स्थिर नैनोफ्लुइड की एक श्रृंखला, जिसमें 70 एनएम के औसत व्यास के साथ एचबीएन नैनोकणों होते हैं, को दो-चरणीय विधि के साथ उत्पादित किया जाता है जिसमें अल्ट्रासोनिकेशन और सर्फेक्टेंट जैसे सोडियम डोडेसिल सल्फेट (एसडीएस) और पॉलीविनाइल पाइरोलिडोन (पीवीपी) शामिल होते हैं। अल्ट्रासोनिक रूप से छितरी हुई एचबीएन-पानी नैनोफ्लुइड बहुत पतला कण सांद्रता के लिए भी महत्वपूर्ण तापीय चालकता वृद्धि दिखाती है। जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर UP400S के साथ सोनिकेशन ने समुच्चय के औसत कण आकार को 40-60 एनएम रेंज तक कम कर दिया। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला है कि बड़े और घने बोरान नाइट्राइड समुच्चय, जो अनुपचारित शुष्क अवस्था में देखे गए थे, अल्ट्रासोनिकेशन प्रक्रिया और सर्फैक्टेंट जोड़ के साथ टूट गए हैं। यह अल्ट्रासोनिक फैलाव को विभिन्न कण सांद्रता के साथ पानी आधारित नैनोफ्लुइड की तैयारी के लिए एक प्रभावी तरीका बनाता है।
[सीएफ. इल्हान एट अल., 2016]
एसटीईएम छवि 0.5% कण मात्रा एकाग्रता के साथ एक अल्ट्रासोनिक रूप से बिखरे हुए एथिलीन ग्लाइकॉल (ईजी) आधारित एचबीएन नैनोफ्लुइड की आकृति विज्ञान दिखा रही है।
“नैनोफ्लुइड की स्थिरता बढ़ाने के लिए साहित्य में अल्ट्रासोनिकेशन सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है।” [इल्हान एट अल। और औद्योगिक उत्पादन में भी, उत्कृष्ट प्रदर्शन के दीर्घकालिक स्थिर नैनोफ्लुइड प्राप्त करने के लिए सोनिकेशन आजकल सबसे प्रभावी, विश्वसनीय और किफायती तकनीक है।
शीतलक उत्पादन के लिए औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर
वैज्ञानिक रूप से सिद्ध, औद्योगिक रूप से स्थापित – Hielscher Ultrasonicators नैनोफ्लुइड उत्पादन के लिए
अल्ट्रासोनिक हाई-कतरनी फैलाने वाले उच्च प्रदर्शन वाले शीतलक और गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ के निरंतर उत्पादन के लिए विश्वसनीय मशीनें हैं। अल्ट्रासोनिक रूप से संचालित मिश्रण इसकी दक्षता और विश्वसनीयता के लिए जाना जाता है – यहां तक कि जब मिश्रण की मांग की शर्तें लागू होती हैं।
Hielscher Ultrasonics उपकरण गैर विषैले, गैर खतरनाक, कुछ भी खाद्य ग्रेड nanofluids तैयार करने के लिए अनुमति देता है। इसी समय, हमारे सभी अल्ट्रासोनिकेटर अत्यधिक कुशल, विश्वसनीय, सुरक्षित-से-संचालित और बहुत मजबूत हैं। 24/7 ऑपरेशन के लिए निर्मित, यहां तक कि हमारे बेंच-टॉप और मध्यम आकार के अल्ट्रासोनिकेटर भी उल्लेखनीय मात्रा में उत्पादन करने में सक्षम हैं।
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नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| 15 से 150L | 3 से 15 लीटर/मिनट | यूआईपी6000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण के मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है।
साहित्य/सन्दर्भ
- B. Buonomo, O. Manca, L. Marinelli, S. Nardini (2015): Effect of temperature and sonication time on nanofluid thermal conductivity measurements by nano-flash method. Applied Thermal Engineering 2015.
- Beybin İlhan, Melike Kurt, Hakan Ertürk (2016): Experimental investigation of heat transfer enhancement and viscosity change of hBN nanofluids. Experimental Thermal and Fluid Science, Volume 77, 2016. 272-283.
- Oldenburg, S., Siekkinen, A., Darlington, T., Baldwin, R. (2007): Optimized Nanofluid Coolants for Spacecraft Thermal Control Systems. SAE Technical Paper, 2007.
- Mehdi Keyvani, Masoud Afrand, Davood Toghraie, Mahdi Reiszadeh (2018): An experimental study on the thermal conductivity of cerium oxide/ethylene glycol nanofluid: developing a new correlation. Journal of Molecular Liquids, Volume 266, 2018, 211-217.
जानने के योग्य तथ्य
नैनोफ्लुइड्स कूलिंग और हीट ट्रांसफर अनुप्रयोगों के लिए अच्छे क्यों हैं?
शीतलक का एक नया वर्ग नैनोफ्लुइड होता है जिसमें एक आधार द्रव (जैसे, पानी) होता है, जो नैनो आकार के कणों के लिए वाहक तरल के रूप में कार्य करता है। उद्देश्य से डिज़ाइन किए गए नैनोकणों (जैसे नैनो-आकार के CuO, एल्यूमिना टाइटेनियम डाइऑक्साइड, कार्बन नैनोट्यूब, सिलिका, या तांबा, चांदी नैनोरोड्स जैसी धातुएं) आधार द्रव में छितरी हुई हैं, जिसके परिणामस्वरूप नैनोफ्लुइड की गर्मी हस्तांतरण क्षमता में काफी वृद्धि हो सकती है। यह नैनोफ्लुइड्स को असाधारण उच्च प्रदर्शन ठंडा तरल पदार्थ बनाता है।
थर्मो-प्रवाहकीय नैनोकणों वाले विशेष रूप से निर्मित नैनोफ्लुइड का उपयोग गर्मी हस्तांतरण और अपव्यय में महत्वपूर्ण सुधार की अनुमति देता है; जैसे 55±12 एनएम व्यास के चांदी नैनोरोड्स और 0.5 वोल्ट% पर 12.8 माइक्रोन औसत लंबाई ने पानी की तापीय चालकता में 68% की वृद्धि की, और चांदी नैनोरोड्स के 0.5 वोल्ट% ने एथिलीन ग्लाइकॉल आधारित शीतलक की तापीय चालकता में 98% की वृद्धि की। 0.1% पर एल्यूमिना नैनोपार्टिकल्स पानी के महत्वपूर्ण ताप प्रवाह को 70% तक बढ़ा सकते हैं; कण ठंडी वस्तु पर खुरदरी झरझरा सतह बनाते हैं, जो नए बुलबुले के गठन को प्रोत्साहित करता है, और उनकी हाइड्रोफिलिक प्रकृति तब उन्हें दूर धकेलने में मदद करती है, जिससे भाप की परत के गठन में बाधा आती है। 5% से अधिक एकाग्रता वाला नैनोफ्लुइड गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ की तरह कार्य करता है। (ओल्डेनबर्ग एट अल।
थर्मल कंट्रोल सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले शीतलक के लिए धातु नैनोकणों के अलावा नाटकीय रूप से आधार द्रव की तापीय चालकता में वृद्धि हो सकती है। इस तरह के धातु नैनोकण-द्रव मिश्रित सामग्री को नैनोफ्लुइड के रूप में संदर्भित किया जाता है और शीतलक के रूप में उनके उपयोग में अंतरिक्ष यान थर्मल नियंत्रण प्रणालियों के वजन और बिजली की आवश्यकताओं को कम करने की क्षमता होती है। नैनोफ्लुइड की तापीय चालकता घटक नैनोकणों की एकाग्रता, आकार, आकार, सतह रसायन विज्ञान और एकत्रीकरण स्थिति पर निर्भर है। नैनोपार्टिकल लोडिंग एकाग्रता के प्रभाव और पानी की तापीय चालकता और चिपचिपाहट और एथिलीन ग्लाइकॉल आधारित शीतलक पर नैनोकणों के पहलू अनुपात की जांच की गई। 55 ± 12 एनएम के व्यास और मात्रा द्वारा 0.5% की एकाग्रता पर 12.8 ± 8.5 माइक्रोन की औसत लंबाई के साथ सिल्वर नैनोरोड्स ने पानी की तापीय चालकता में 68% की वृद्धि की। एथिलीन ग्लाइकॉल आधारित शीतलक की तापीय चालकता में 98% की वृद्धि हुई थी, जिसमें चांदी के नैनोरोड लोडिंग एकाग्रता की मात्रा 0.5% थी। लंबे नैनोरोड्स का समान लोडिंग घनत्व पर छोटे नैनोरोड्स की तुलना में तापीय चालकता पर अधिक प्रभाव पड़ा। हालांकि, लंबे नैनोरोड्स ने छोटे नैनोरोड्स की तुलना में बेस तरल पदार्थ की चिपचिपाहट को भी अधिक हद तक बढ़ा दिया।
(ओल्डेनबर्ग एट अल।
Hielscher Ultrasonics से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।